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专题05 f(x)ex+g(x)型
[高考真题]
(2020·新课标Ⅰ·理科·21)已知函数,当x≥0时,f(x)≥x3+1,求a的取值范围.
【答案】
【分析】遇到 f(x)ex+g(x)的形式变形为ex·h(x) ,其求导后的结果是[ex·h(x)]′=ex·[h(x)+h′(x)] ,其导数方程是多项式形式,所以它的根与指数函数无关,有利于更快捷地解决问题.
【解析】等价于.
设函数,则
.
(i)若2a+1≤0,即,则当x∈(0,2)时,>0.所以g(x)在(0,2)单调递增,而g(0)=1,故当x∈(0,2)时,g(x)>1,不合题意.
(ii)若0<2a+1<2,即,则当x∈(0,2a+1)∪(2,+∞)时,g'(x)<0;当x∈(2a+1,2)时,g'(x)>0.所以g(x)在(0,2a+1),(2,+∞)单调递减,在(2a+1,2)单调递增.由于g(0)=1,所以g(x)≤1当且仅当g(2)=(7−4a)e−2≤1,即a≥.
所以当时,g(x)≤1.
(iii)若2a+1≥2,即,则g(x)≤.
由于,故由(ii)可得≤1.
故当时,g(x)≤1.
综上,a的取值范围是.
点评:
解决形如f(x)ex+g(x)常见结论ex≥x+1(有时甚至ex≥x+1),从形的角度看,它揭示了曲线与其切线的位置关系,从数的角度看,它提供了一种将指数型结构转化为多项式型结构的方法,从而顺利突破难点.
[强化训练]
1.已知ex≥1+ax对任意x∈[0,+∞)成立,则实数a的取值范围是________.
【答案】 (-∞,1]
【解析】根据常用不等式ex≥x+1,且y=x+1与y=ex相切于(0,1),又y=ax+1也过点(0,1),观察图象可知,要使ex≥1+ax对任意x∈[0,+∞)成立,则a≤1,即实数a的取值范围为(-∞,1].
2.已知≥t对一切正实数x恒成立,则实数t的最大值为________.
【答案】 1
【解析】因为ex≥x+1,所以≥=1.则t≤1,所以t的最大值为1.
3.已知函数f(x)=ex-1-x-ax2,当x≥0时,f(x)≥0恒成立,则实数a的取值范围为________.
【答案】
【解析一】 由f′(x)=ex-1-2ax,又ex≥x+1,所以f′(x)=ex-1-2ax≥x-2ax=(1-2a)x,
所以当1-2a≥0,即a≤时